Ученые впервые секвенировали геномы двух видов муравьев
Ученые впервые секвенировали полный геном муравья, а точнее двух очень разных видов, и полученные из их генетических "чертежей" данные уже дают интригующие подсказки к пониманию исключительного социального поведения этих насекомых.
Результаты этого новаторского совместного исследовательского проекта под руководством Дэнни Райнберга, профессора биохимии Медицинского центра NYU Langone и исследователя Медицинского института Говарда Хьюза, опубликованы в выпуске журнала Science от 27 августа 2010 года.
Один из видов — прыгающий муравей Джердона, другой — флоридский муравей-древоточец, разрушительный вредитель на юго-востоке США. Их сложное социальное поведение и способность жить в лаборатории делают их идеальными объектами для изучения эпигенетики — того, как гены включаются или выключаются в ответ на изменение условий, а не через изменения самой последовательности ДНК.
"Муравьи — чрезвычайно социальные существа, и их способность выживать зависит от сообщества, очень похоже на людей", — сказал доктор Райнберг. "Будь то рабочие, солдаты или королевы, муравьи кажутся идеальной моделью для изучения того, влияет ли эпигенетика на поведение и старение".
Проект по секвенированию генома муравьев стартовал в 2008 году, когда команда доктора Райнберга получила грант от Медицинского института Говарда Хьюза. Секвенирование проводилось в сотрудничестве с Пекинским институтом геномики в Шэньчжэне, Китай.
"Изучая геномы этих двух муравьев, мы были поражены разным поведением и ролями, которые развивают рабочие особи", — отметил доктор Райнберг. "Поскольку каждая особь в колонии начинает с одной и той же генетической информации, различные нейронные связи, определяющие поведение, соответствующее каждому социальному статусу, должны контролироваться эпигенетическими механизмами".
Сравнение геномов:
- Примерно 20% генов уникальны для каждого вида муравьев.
- Около 33% генов являются общими с человеком.
- Геном муравья-древоточца содержит около 240 миллионов пар оснований, прыгающего муравья — 330 миллионов (примерно одна десятая генома человека).
- У муравья-древоточца 17 064 гена, у прыгающего муравья — 18 564 (у человека около 23 000).
Особенности видов:
Прыгающий муравей (Harpegnathos saltator): Живет небольшими колониями. После смерти королевы рабочие особи сражаются, и победители становятся новыми плодовитыми самками (гамергатами), которые живут дольше своих собратьев-рабочих. У этих новых "королев" обнаружена повышенная экспрессия белков, связанных с долголетием, включая фермент теломеразу, а также обилие малых РНК.
Муравей-древоточец (Camponotus floridanus): Имеет более сложную кастовую систему. Нерепродуктивные муравьи делятся на две касты: крупные (майоры) и мелкие (миноры) рабочие. Майоры защищают колонию, миноры добывают пищу. Хотя эти два типа рабочих начинают жизнь очень похожими, эпигенетика по-разному "формирует" их мозг и поведение. При сравнении майоров и миноров обнаружены большие различия в экспрессии генов, функционирующих в мозге.
"После медоносной пчелы муравьи стали вторым семейством социальных насекомых, чей геном был секвенирован", — сказал соавтор исследования Роберто Боназио. "Следующая задача — начать манипулировать геномом муравьев, чтобы понять функцию конкретных генов, связанных со старением и поведением".